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Antonietta de Sio

Christoph Lienau

Sinikka Lennartz

Thorsten Dittmar

17. September 2020   152/20    Forschung

Nanophysik und Meereschemie

Deutsch-israelische Forschungsprojekte unter Oldenburger Leitung bewilligt

Oldenburg. Die physikalischen Eigenschaften eines innovativen Halbleitermaterials sowie die Rolle eines bestimmten Schwefelgases im Klimageschehen stehen im Mittelpunkt zweier neu bewilligter Forschungsprojekte an der Universität Oldenburg: Für ihre Vorhaben erhalten die Physikerin Dr. Antonietta De Sio und die Geochemikerin Dr. Sinikka Lennartz in den kommenden drei Jahren jeweils rund 300.000 Euro aus Mitteln des  Förderprogramms „Forschungskooperation Niedersachsen und Israel“ des Niedersächsischen Wissenschaftsministeriums und der VolkswagenStiftung. Das Programm fördert den wissenschaftlichen Austausch zwischen niedersächsischen und israelischen Hochschulen und Forschungsinstitutionen.

Im Mittelpunkt des Projekts „Quantifizierung der natürlichen Emissionen des Schwefelgases Karbonylsulfid aus dem Meer“ von Dr. Sinikka Lennartz aus der Arbeitsgruppe Marine Geochemie von Prof. Dr. Thorsten Dittmar am Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) steht die Verbindung Karbonylsulfid (COS). Das kleine Molekül entweicht auf natürlichem Weg aus den Weltmeeren und spielt eine wichtige Rolle im globalen Klimageschehen: In der mittleren Schicht der Lufthülle der Erde, der Stratosphäre, bildet es Aerosole, also Teilchen, die in der Luft schweben. Diese reflektieren einen Teil des Sonnenlichts und haben so einen kühlenden Effekt auf die Erdoberfläche. Doch wieviel Karbonylsulfid aus den Meeren in die Atmosphäre gelangt, ist nicht genau bekannt.

Ein Forscherteam um Lennartz will daher mit modernen Methoden untersuchen, wie das Molekül im Seewasser entsteht und abgebaut wird. Mit Hilfe von mathematischen Modellen wollen die Meereswissenschaftler zudem genauer beziffern, welchen Beitrag die Ozeane zu den COS-Gehalten in der Atmosphäre leisten. Ihr Ziel ist zudem, daraus langfristig abzuleiten, wieviel Kohlendioxid Landpflanzen aus der Atmosphäre aufnehmen. Denn Karbonylsulfid ähnelt in seiner Struktur dem Treibhausgas CO₂, weshalb Landpflanzen beide Gase auf ähnliche Weise aufnehmen. Da sich die Aufnahme von COS durch Pflanzen leichter messen lässt als die Aufnahme von Kohlendioxid, kann das schwefelhaltige Gas als indirekter Marker dienen. Neben Lennartz und Prof. Dr. Thorsten Dittmar vom ICBM sind Forscher der Hebrew University of Jerusalem, Israel, und des GEOMAR – Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel an dem Vorhaben beteiligt.

Das Projekt „Do anharmonic lattice vibrations govern charge carrier motion in halide perovskites?“ von Dr. Antonietta De Sio vom Institut für Physik der Universität zielt darauf ab, die Vorgänge in sogenannten Perowskit-Halbleitern besser zu verstehen. Das Besondere an diesen Halbleitern ist, dass sie einfache und günstige Herstellbarkeit mit hervorragenden optoelektronischen Eigenschaften verbinden. Dadurch ermöglichen sie effiziente Anwendungen, vor allem in Solarzellen oder LEDs. Doch welche nanophysikalischen Prozesse diesen Eigenschaften zugrunde liegen, ist bisher noch unklar.

In ihrem Vorhaben kooperiert die Oldenburger Physikerin aus der Arbeitsgruppe Ultraschnelle Nano-Optik von Prof. Dr. Christoph Lienau mit Wissenschaftlern des Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel. Ziel ist zu untersuchen, wie sich die Elektronen in einzelnen Perowskit-Kristallen und sehr dünnen Filmen verhalten, wenn Licht auf das Material fällt. Dies führt letztlich zum Transport von elektrischer Ladung im Halbleiter und bildet die Grundlage der Stromerzeugung. Mit Verfahren der ultraschnellen optischen Spektroskopie wollen die Forscher herausfinden, wie Elektronen miteinander und insbesondere mit der Gitterstruktur des Kristalls wechselwirken und wie dies den Ladungstransport beeinflusst. Das Projekt soll dabei nicht nur grundlegende Erkenntnisse liefern, sondern auch zur Optimierung des Halbleitermaterials beitragen.

Weblinks

• uol.de/icbm
• uol.de/physik